(57)【要約】【課題】部品認識のため電子部品に照射する反射光を反射板の全範囲において均一にすることを可能にする。【解決手段】先端で電子部品を吸着するノズル軸と、該ノズル軸が中心部を貫通する反射板とを有し、この反射板の反射面表面に凹凸が形設された部品吸着用のノズルにおいて、前記反射面２５の凹凸を、互いに平行な多数のＶ溝を交差し、かつピラミッド型の斜面で構成し、該反射面２５に対して光を照射する照明手段１２を４つ配置する。前記斜面を９０°交差して設けることにより、０°，９０°，１８０°，２７０°の各方向において均一な反射状態にする。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端で電子部品を吸着するノズル軸と、前記ノズル軸が中心部を垂直に貫通するように設けられ前記ノズル軸の先端側の面に反射面を有する反射板とを備え、部品認識のため前記反射面からの反射光を前記吸着された電子部品に照射する構成の部品吸着用のノズルであって、
前記反射面に、平行な多数のＶ溝を直交する方向に交差させることにより凹凸を形設したことを特徴とする部品吸着用のノズル。
【請求項２】
先端で電子部品を吸着するノズル軸と、前記ノズル軸が中心部を垂直に貫通するように設けられ前記ノズル軸の先端側の面に反射面を有する反射板とを備え、部品認識のため前記反射面からの反射光を前記吸着された電子部品に照射する構成の部品吸着用のノズルであって、
前記反射面に、多数の円錐形凸部又は逆円錐形凹部からなる凹凸を形設したことを特徴とする部品吸着用のノズル。
【請求項３】
先端で電子部品を吸着するノズル軸と、前記ノズル軸が中心部を垂直に貫通するように設けられ前記ノズル軸の先端側の面に反射面を有する反射板を備え、部品認識のため前記反射面からの反射光を前記吸着された電子部品に照射する構成の部品吸着用のノズルであって、
前記反射面に、前記ノズル軸を中心にして同心円上に配置された多数のＶ溝からなる凹凸を形設したことを特徴とする部品吸着用のノズル。
【請求項４】
回路基板を搬出及び搬入する基板搬送部と、
電子部品を供給する部品供給部と、
上下昇降及び回転する請求項１〜３いずれか１項に記載の部品吸着用のノズルを有するヘッド部と、
前記ヘッド部を任意の位置に位置決めする位置決め機構と、
前記ノズルに備えた反射板の反射面に形設された凹凸に対して直交する方向から照明光を斜め入射させる照明手段と、
前記ノズルで吸着した電子部品のシルエット像を撮像して認識するための部品認識カメラとを備え、
前記電子部品の吸着姿勢を読み取って位置補正し、回路基板に装着することを特徴とする部品装着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品を吸着し、吸着された電子部品に部品認識のために光を照射する反射板を備えた部品吸着用のノズル、及び該部品吸着用のノズルを設け、部品の吸着姿勢を読み取り位置補正して回路基板に装着する部品装着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、回路基板に実装する電子部品は、あらゆる形状の多品種に及んでいる。部品装着装置では、装着する部品の姿勢補正に画像認識を用いることが多く、多様化した電子部品に対し認識処理できることが部品対応力を左右するようになっている。また電子部品の実装速度は高速化し、装置の構成は簡素化して、高速対応と耐久性が求められている。
【０００３】
以下、図１１及び図１２を参照しながら、従来の電子部品装着装置の一例について説明する。従来の電子部品装着装置の全体図を示す図１１において、３６は回路基板３７を搬入・搬出し、部品装着時は回路基板を保持する基板搬送部、３４は電子部品を収納し、かつ供給する部品供給部、３８は電子部品３０を吸着し、かつ基板に装着するノズル、３５はノズル３８を任意の位置に位置決めするＸＹロボット、３１は電子部品の吸着姿勢を撮像、計測する部品認識カメラである。
【０００４】
図１２は、ノズル３８及び部品認識カメラ３１を詳細に示したものであり、ノズル３８は、その先端で電子部品３０を吸着するノズル軸２９と、その一部に固定された背景板４１と、その背景板４１からノズル中間部４０を介して固定された発光源としてのＬＥＤ３９とから構成され、ＬＥＤ３９は背景板４１の上面に光を照射する。部品認識カメラ３１はレンズ３２及びＣＣＤ素子３３で構成される。
【０００５】
次に前記部品装着装置の動作について説明する。ノズル３８は、部品供給部３４上で電子部品３０を吸着した後、部品認識カメラ３１上に移動する。そこでノズル３８に設けたＬＥＤ３９を点灯し、背景板４１の上面を照明する。その照明により背景板４１の下面が明るくなり、部品認識カメラ３１はノズル軸２９に吸着された電子部品３０のシルエット像をレンズ３２を介してＣＣＤ素子３３で撮像する。このように、透過認識にて吸着姿勢を認識後、装着すべき姿勢に補正し、回路基板３７上に電子部品３０を装着する。
【特許文献１】特開平０４−２３８３３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記従来の構成においては、電子部品の多様化に伴い、部品形状に対応してノズルが自動交換される。また、透過認識では、認識される部品の背景を部品より明るくして、そのシルエット像を見るため、部品の背景となる板を明るくするように、背景板４１のすぐ後に発光源であるＬＥＤ３９を設置していた。小さな部品から大きな部品まであらゆる電子部品に対応するため、背景板４１はノズル軸２９のすぐ際まで均一な明るさでなければならない。そのためＬＥＤ３９もノズル軸２９の際から背景板４１の周辺付近まで均一に並べる必要があった。
【０００７】
また、ＬＥＤ３９と背景板４１間のノズル中間部４０は、ノズル軸２９の径以下の大きさに抑えねばならず、またノズル軸２９だけを交換できるようにノズルとそれを保持するノズルホルダ等を構成することは困難であるため、従来の電子部品装着装置では、透過認識ノズルや部品を掴み取るメカグリッパーを含む汎用のノズルの交換に対応するように、各ノズルの共通部分である背景板やＬＥＤ部分までを含むノズル全体を交換していた。
【０００８】
また、ＬＥＤ３９に給電するために、ＬＥＤ３９だけを、回転するノズル軸２９から分離することや、交換したノズルに対し給電インターフェイスとしてコンタクトピンを設けるなど複雑な構造を必要とする。このような複雑な構造のノズルではコストアップになり、重量が増えることから高速上下運動に適していない点が問題となっていた。また、ノズルの自動交換で生ずる衝撃がＬＥＤに対し著しく寿命と信頼性を劣化させる原因となっていた。
【０００９】
本発明は、前記従来技術の問題点に鑑み、多品種の電子部品の認識に対応でき、部品認識のため電子部品に照射する反射光を反射板の全範囲において均一にすることを可能にした部品吸着用のノズル、及びそれを用いた部品装着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するため、本発明は、先端で電子部品を吸着するノズル軸と、前記ノズル軸が中心部を垂直に貫通するように設けられ前記ノズル軸の先端側の面に反射面を有する反射板とを備え、部品認識のため前記反射面からの反射光を前記吸着された電子部品に照射する構成の部品吸着用のノズルにおける前記反射面に、平行な多数のＶ溝を直交する方向に交差させることにより凹凸を形設したこと、あるいは前記反射面に、多数の円錐形凸部又は逆円錐形凹部からなる凹凸を形設したこと、あるいは前記反射面に、前記ノズル軸を中心にして同心円上に配置された多数のＶ溝からなる凹凸を形設したものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る部品吸着用のノズルによれば、照明光を反射する反射板は、反射面に形設した凹凸により、ノズル軸と平行な反射光を作り、また、反射板はノズル軸のすぐ際まで構成でき、さらに、凹凸表面の粗面により光を均一に拡散するので、反射板の全範囲にわたって均一な反射光となる。したがって、ノズルに吸着された各種電子部品を明確に認識することが可能になる。
【００１２】
そして、本発明に係る部品吸着用のノズルを使用した部品装着装置によれば、ノズルに吸着した電子部品の姿勢を透過認識で正しく認識し、部品対応能力が高く、かつ部品実装速度の高速化を実現することができる等の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係る電子部品装着装置の実施の形態の全体構成を示したものであって、２は回路基板１を搬入・搬出し、部品装着時は回路基板を保持する基板搬送部、３は電子部品を納めたリール式の部品供給部、４はトレイ収納方式の部品供給部、５は、電子部品を吸着しかつ基板に装着する部品吸着用のノズル８を搭載したヘッド部６を任意の位置に位置決めするＸＹロボット、７は電子部品の吸着姿勢を撮像、計測する部品認識カメラである。
【００１５】
図２は、電子部品のシルエット像を得る透過認識照明装置部分の構成を示したものであり、ノズル８は、先端で電子部品１０を吸着するノズル軸１１と、ノズル軸１１が中心部を貫通するように設けられた反射板９とで構成されている。また、部品認識カメラ７はレンズ１５及びＣＣＤ素子１６からなり、その周囲には、照明手段１２あるいは照明手段１３とその照明光の光路を変える反射ミラー１４が固定的に配置されている。この照明手段１３は、照明手段１２のように発した光を直接反射板９に照射することも可能であるが、省スペース化のため照明手段１３から発した光を反射ミラー１４を介して照射することも可能である。いずれの場合も、反射板９に向かう斜め照射の入射角度は同一にする。
【００１６】
図３は、ノズル８と照明手段１２が発した光の反射経路との関係を示したものである。線１７は照明手段１２の光軸を表し、線１８はノズル軸１１に平行な線であり、かつ部品認識カメラ７の光軸と平行である。線１７と線１８とがなす角度を２分した線に垂直な線を２０とすると、線１７と線２０のなす角度ａと線１８と線２０のなす角度ａは等しい。従って、反射板９の反射面１９に線２０と平行な斜面を持つ凹凸を形成することにより、照明手段１２の光を部品認識カメラ７の光軸と平行な反射光とすることができる。
【００１７】
図４に示した参考例のように、反射板９は略四角形をしており、反射面１９には四角形の互いに対向する一対の辺に平行で、前記のような線２０と平行な斜面を持つ多数のＶ溝からなる凹凸が形設されている。図４で、細線が山部、太線が谷部である。そして、照明手段１２としては、前記一対の辺に平行に一定の長さを有する２つの光源が配置されている。また凹凸の表面は、図５に示すように、光を拡散する極小の凹凸からなる粗面になっている。
【００１８】
照明手段１２の光を均一に反射する反射面１９の凹凸のピッチと粗面の荒さは部品認識カメラ７の解像度と反射面１９からノズル軸先端までの距離Ｌにより変化する。本実施の形態におけるノズルでは部品認識カメラ７の解像度４０ミクロン／ＰＩＸＥＬ、反射面から被写体まで距離Ｌ＝１５ミリの条件で、反射面の凹凸のピッチは０．５ミリ、粗面の粗さは約１０〜２０ミクロンである。これは砂を吹き付けるショットブラストや放電加工等で形成することができる。
【００１９】
次に、前記部品装着装置の動作について、図１，２及び図６，７を用いて説明する。ヘッド部６はＸＹロボット５により、リール式の部品供給部３またはトレイ式の部品供給部４で電子部品１０を吸着した後、部品認識カメラ７上に移動する。次いで照明手段１２を点灯し、反射面１９にて反射されたノズル軸１１に平行な反射光がバックライトとなり、ノズル８に吸着されている電子部品１０に照射される。部品認識カメラ７では、そのシルエット像をレンズ１５を介してＣＣＤ素子１６で撮像し、図６に示したように認識画面２１中の電子部品像２２を得る。
【００２０】
ここで撮像された画像は、背景が白に対して部品が黒のコントラストが高く、画像認識が容易である。本実施の形態における電子部品装着装置では、図７に示すように電子部品１０の輪郭２４を抽出し、図中の認識結果（黒三角印）２３で示されるように実装の接合部分である電子部品のリード部を認識し、その装着方向に位置補正して回路基板に装着する。
【００２１】
図８は、本発明に係る部品吸着用のノズルの実施の形態１における反射板の反射面２５とその反射面に光を照射する照明手段１２の配置を示したものである。反射板は略四角形をしており、反射面２５に形設された凹凸は、四角形の四辺にそれぞれ平行な多数のＶ溝の交差したものからなり、ピラミッド型の斜面で構成されている。なおここでも、細線が山部、太線が谷部を表している。また、照明手段１２は、四角形の四辺に平行に配置され、一定の長さを有する４つの光源から構成されている。
【００２２】
前記参考例では、斜面の構成上０°または１８０°以外は有効な反射面は期待できない。一般に電子部品の実装では、この９０°単位の装着方向が使われている。しかし、本実施の形態１では、斜面を９０°交差して設けることにより０°，９０°，１８０°，２７０°の各方向に対応できる。
【００２３】
図９は、本発明に係る部品吸着用のノズルの実施の形態２における反射面２７とその反射面に光を照射する照明手段２６の構成を示したものである。ここでは、反射面に形設された凹凸は、多数の円錐形凸部あるいは逆円錐形凹部（すり鉢状）からなっており、照明手段２６は、反射板を取り巻く円環状の光源からなっている。この凹凸の表面は、粗面になっていることは勿論である。
【００２４】
このような構成によれば、全ての方向から反射面２７に光が照射され、ノズル軸に平行な反射光となって電子部品を照らし、そのシルエット像が部品認識カメラで捉えられる。
【００２５】
図１０は、本発明に係る部品吸着用のノズルの実施の形態３における反射面２８とその反射面に光を照射する照明手段２６の構成を示したものである。反射面２８には、ノズル軸を中心にして同心円上に多数のＶ溝からなる凹凸が配置されており、また照明手段２６は反射板を取り巻く円環状の光源からなっている。図１０における反射面２８の凹凸は、細線が山部、太線が谷部を表わしている。また凹凸の表面は、光を均一に拡散するように粗面になっている。
【００２６】
本実施の形態３でも、全ての方向から反射面２８に光が照射され、ノズル軸に平行（従って、部品認識カメラの光軸に平行）な反射光となって電子部品を照らす。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る電子部品装着装置の実施の形態の全体構成を示す図
【図２】本実施の形態における部品認識時のノズルと部品認識カメラを示す図
【図３】本実施の形態におけるノズルと照明手段が発した光の反射経路との関係を示す図
【図４】反射板の反射面と照明手段の配置の参考例を示す図
【図５】参考例における反射面の凹凸とその表面の粗さを示す図
【図６】認識画面中の電子部品像を示す図
【図７】電子部品の認識の説明図
【図８】本発明に係る部品吸着用のノズルの実施の形態１における反射板の反射面と照明手段の配置を示す図
【図９】本発明に係る部品吸着用のノズルの実施の形態２における反射板の反射面と照明手段の配置を示す図
【図１０】本発明に係る部品吸着用のノズルの実施の形態３における反射板の反射面と照明手段の配置を示す図
【図１１】従来例の電子部品装着装置の全体構成を示す図
【図１２】従来例の部品認識時のノズルと部品認識カメラを示す図
【符号の説明】
【００２８】
１  回路基板
２  基板搬送部
３，４  部品供給部
５  ＸＹロボット
６  ヘッド部
７  部品認識カメラ
８  ノズル
９  反射板
１０  電子部品
１１  ノズル軸
１２，１３，２６  照明手段
１４  反射ミラー
１５  レンズ
１６  ＣＣＤ素子
２５，２７，２８  反射面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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